Τι είναι το θερμικό πεδίο;

Στον τομέα τωνμονοκρυσταλλική ανάπτυξη, η κατανομή θερμοκρασίας μέσα στον κλίβανο ανάπτυξης κρυστάλλων παίζει κρίσιμο ρόλο. Αυτή η κατανομή θερμοκρασίας, που συνήθως αναφέρεται ως θερμικό πεδίο, είναι ένας ζωτικός παράγοντας που επηρεάζει την ποιότητα και τα χαρακτηριστικά του κρυστάλλου που αναπτύσσεται. Οθερμικό πεδίομπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε δύο τύπους: στατικό και δυναμικό.

Στατικά και Δυναμικά Θερμικά Πεδία

Ένα στατικό θερμικό πεδίο αναφέρεται στη σχετικά σταθερή κατανομή θερμοκρασίας εντός του συστήματος θέρμανσης κατά τη διάρκεια της φρύξης. Αυτή η σταθερότητα διατηρείται όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό του κλιβάνου παραμένει σταθερή με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της πραγματικής διαδικασίας ανάπτυξης μονοκρυστάλλων, το θερμικό πεδίο απέχει πολύ από το στατικό. είναι δυναμική.

Ένα δυναμικό θερμικό πεδίο χαρακτηρίζεται από συνεχείς αλλαγές στην κατανομή της θερμοκρασίας μέσα στον κλίβανο. Αυτές οι αλλαγές οφείλονται σε διάφορους παράγοντες:

Μετασχηματισμός φάσης: Καθώς το υλικό μεταβαίνει από μια υγρή φάση σε μια στερεή φάση, απελευθερώνεται λανθάνουσα θερμότητα, η οποία επηρεάζει την κατανομή της θερμοκρασίας μέσα στον κλίβανο.

Επιμήκυνση Κρυστάλλου: Καθώς ο κρύσταλλος μεγαλώνει, η επιφάνεια του τήγματος μειώνεται, αλλάζοντας τη θερμική δυναμική μέσα στο σύστημα.

Μεταφορά θερμότητας: Οι τρόποι μεταφοράς θερμότητας, συμπεριλαμβανομένης της αγωγιμότητας και της ακτινοβολίας, εξελίσσονται σε όλη τη διαδικασία, συμβάλλοντας περαιτέρω στις αλλαγές στο θερμικό πεδίο.

Εξαιτίας αυτών των παραγόντων, το δυναμικό θερμικό πεδίο είναι μια διαρκώς μεταβαλλόμενη πτυχή της ανάπτυξης ενός κρυστάλλου που απαιτεί προσεκτική παρακολούθηση και έλεγχο.

Η διεπαφή στερεού-υγρού

Η διεπαφή στερεού-υγρού είναι μια άλλη κρίσιμη ιδέα στην ανάπτυξη μονοκρυστάλλων. Σε κάθε δεδομένη στιγμή, κάθε σημείο μέσα στον κλίβανο έχει μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Εάν συνδέσουμε όλα τα σημεία εντός του θερμικού πεδίου που μοιράζονται την ίδια θερμοκρασία, λαμβάνουμε μια χωρική καμπύλη γνωστή ως ισοθερμική επιφάνεια. Μεταξύ αυτών των ισοθερμικών επιφανειών, μία είναι ιδιαίτερα σημαντική - η διεπαφή στερεού-υγρού.

Η διεπιφάνεια στερεού-υγρού είναι το όριο όπου η στερεά φάση του κρυστάλλου συναντά την υγρή φάση του τήγματος. Αυτή η διεπιφάνεια είναι όπου συμβαίνει η ανάπτυξη των κρυστάλλων, καθώς ο κρύσταλλος σχηματίζεται από την υγρή φάση σε αυτό το όριο.

Διαβαθμίσεις θερμοκρασίας στην ανάπτυξη ενός κρυστάλλου

Κατά την ανάπτυξη μονοκρύσταλλου πυριτίου, τοθερμικό πεδίοπεριλαμβάνει τόσο στερεές όσο και υγρές φάσεις, καθεμία με διακριτές διαβαθμίσεις θερμοκρασίας:

Στο κρύσταλλο:

Διαμήκης κλίση θερμοκρασίας: Αναφέρεται στη διαφορά θερμοκρασίας κατά μήκος του κρυστάλλου.

Radial Temperature Gradient: Αναφέρεται στη διαφορά θερμοκρασίας σε όλη την ακτίνα του κρυστάλλου.

Στο λιώσιμο:

Διαμήκης κλίση θερμοκρασίας: Αναφέρεται στη διαφορά θερμοκρασίας κατά μήκος του ύψους του τήγματος.

Radial Temperature Gradient: Αναφέρεται στη διαφορά θερμοκρασίας σε όλη την ακτίνα του τήγματος.

Αυτές οι βαθμίδες αντιπροσωπεύουν δύο διαφορετικές κατανομές θερμοκρασίας, αλλά η πιο κρίσιμη για τον προσδιορισμό της κατάστασης κρυστάλλωσης είναι η βαθμίδα θερμοκρασίας στη διεπιφάνεια στερεού-υγρού.

Ακτινική κλίση θερμοκρασίας στον κρύσταλλο: Καθορίζεται από τη διαμήκη και εγκάρσια αγωγιμότητα θερμότητας, την επιφανειακή ακτινοβολία και τη θέση του κρυστάλλου μέσα στο θερμικό πεδίο. Γενικά, η θερμοκρασία είναι υψηλότερη στο κέντρο και χαμηλότερη στις άκρες του κρυστάλλου.

Ακτινική κλίση θερμοκρασίας στο τήγμα: Επηρεάζεται κυρίως από τους περιβάλλοντες θερμαντήρες, με το κέντρο να είναι πιο ψυχρό και τη θερμοκρασία να αυξάνεται προς το χωνευτήριο. Η ακτινική διαβάθμιση θερμοκρασίας στο τήγμα είναι πάντα θετική.

Βελτιστοποίηση του Θερμικού Πεδίου

Μια καλά σχεδιασμένη κατανομή θερμοκρασίας θερμικού πεδίου θα πρέπει να πληροί τις ακόλουθες προϋποθέσεις:

Επαρκής διαμήκης διαβάθμιση θερμοκρασίας στον κρύσταλλο: Πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη για να διασφαλίζεται ότι ο κρύσταλλος έχει αρκετή ικανότητα διάχυσης θερμότητας για να απομακρύνει τη λανθάνουσα θερμότητα της κρυστάλλωσης. Ωστόσο, δεν πρέπει να είναι υπερβολικά μεγάλο, καθώς αυτό θα μπορούσε να εμποδίσει την ανάπτυξη των κρυστάλλων.

Ουσιαστική διαμήκης διαβάθμιση θερμοκρασίας στο τήγμα: Εξασφαλίζει ότι δεν σχηματίζονται νέοι κρυσταλλικοί πυρήνες μέσα στο τήγμα. Ωστόσο, εάν είναι πολύ μεγάλο, μπορεί να εμφανιστούν εξαρθρήματα, οδηγώντας σε κρυσταλλικά ελαττώματα.

Κατάλληλη διαμήκης διαβάθμιση θερμοκρασίας στη διεπαφή κρυστάλλωσης: Θα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη ώστε να δημιουργεί την απαραίτητη υπερψύξη, παρέχοντας επαρκή ώθηση ανάπτυξης για τον μονοκρύσταλλο. Ωστόσο, δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλο για την αποφυγή δομικών ελαττωμάτων. Εν τω μεταξύ, η ακτινική κλίση θερμοκρασίας θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη για να διατηρείται μια επίπεδη διεπαφή κρυστάλλωσης.

Το Semicorex προσφέρει υψηλή ποιότηταμέρη σε θερμικό πεδίογια τη βιομηχανία ημιαγωγών Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com